张纯如:钱学森和东风导弹

来源:中信出版集团

2022-10-31 07:47

张纯如

张纯如作者

美国华裔历史学家

【导读】 今年10月31日,是“中国航天之父”、“中国导弹之父”、“两弹一星”元勋钱学森逝世13周年纪念日。而在两个多月前,多枚运用了“钱学森弹道”、精度高突防能力强的东风导弹穿越台湾本岛上空,有力地打击了“台独”势力的嚣张气焰。 换言之,钱学森当年为了帮刚刚站起来的新中国建立自己的防御武器体系,毅然冲破重重阻挠回国;直到如今,他的“钱学森弹道”还在守护着我们的国家。 1991年,当时年仅23岁的美国华裔学者、后来写出轰动世界的《南京暴行——被遗忘的大屠杀》的作者张纯如(1968年3月28日-2004年11月9日)听到了钱学森的故事,立即决定为他写一部传记。本文节选自其所著《蚕丝:钱学森传》,讲述了钱学森和中国导弹从无到有的艰辛历程。

【文/张纯如】

筚路蓝缕,以启山林

钱学森留美期间,他的导师冯·卡门深信钱学森对于美国政府的价值,因此亲自安排帮助钱学森获得了参与美国军事项目的保密许可证。1942年,钱学森加入马利纳的火箭研究,他们的合作催生了美国第一批军事导弹。

在1950年美国掀起反华运动,将钱学森卷入风波之前,他已经是世界级喷气推进专家,是当时最伟大的理论空气动力学家,在航空学界处于领军地位,相关著作为美国的军方和学术界带来了深远影响。

钱学森的回国给了中国最重要的东西——信心。钱学森并不是第一个提议发展导弹项目的人,但钱学森是第一个其意见被认为切实可行并被付诸实践的科学家。

“钱学森的角色是象征性的,”导弹学家林津说,“最重要的是他的全局观点和组织能力。他是能够向国家领导人提出方案和建议的人。”

至关重要的是,他向领导人指出,发展导弹的重要性远远高于发展飞机,因为导弹的速度更快,而且可以携带武器跨越洲际。

1956年2月17日,钱学森向党中央提交了一份秘密倡议书,请求建立航空和导弹研发的研究机构。10月8日,国家决定成立国防部第五研究院——中国的第一所导弹设计研究所,钱学森被任命为院长。

周恩来总理签署的任命书,任命钱学森为国防部第五研究院院长(资料图)

第五研究院建立之初相当寒酸。一座旧医院和两所疗养院被改造成办公室,只有100名仅有初中文化的工人,100~200名仰慕钱学森的声名而投至其门下开始学徒生涯的大专毕业生,钱学森是研究院里唯一一个火箭专家。

而此时的中国没有一家工厂可以生产出航空所需的复杂材料。没有大型风洞,没有引擎测试基地,没有发射基地,没有专攻火箭推动问题的大学研究所。甚至,连一本拿得出手的有关这一学科的教科书都没有。

只有一条路可以走:寻求外援。中国需要真正的导弹,不管有多落后。它们将被用来作为自行研发的样板。

20世纪50年代,中国开始与苏联展开购买导弹技术的谈判。直到1957年,当赫鲁晓夫急切地需要得到毛泽东的支持以对抗国内外的政敌时,苏方才作出妥协。

苏联卖给中国两枚R-2型导弹和相关的发射设备。得到R-2型导弹让中国人有机会接触到现成的火箭系统,这一事件标志着中国的导弹研发开始进入实质性阶段。

从1958年4月到1959年4月,中国人民解放军从各单位调配了3000多名技术专业人员,加上300多名来自工业界的工程技术专家,都充实到钱学森的第五研究院中来。与此同时,中国向苏联大学中派遣了更多的留学生,在那里学习火箭技术。第一波留苏的航空工程毕业生迅速成为导弹研发团队中的第一梯队。1959年1月,苏联人来到中国,帮助中国科学家生产导弹。

即使是仿制一枚现有的导弹,也相当困难,工程浩大。仅仅是制造R-2型火箭的引擎便要有14个工厂的参与,涉及1400道工序。

R-2型导弹(资料图)

钱学森迅速意识到,在导弹制造的每一个相关领域,中国的条件都极为欠缺,甚至难以获得最基本的原料:橡胶、不锈钢管和铝板。他们试图通过进口一些材料并自行制造另外一些的方法解决这一问题,此外,他们也试过用类似材料取代最稀缺的品种。在中国仿制的苏联火箭中,使用替代材料的比例最终高达40%。

另外一个问题是工具短缺。为了制造导弹,科学家们需要大型钻孔压力机、车床、焊接设备和拼装机器。因为没有能够完成这些工作的机器设备,第一代国产火箭的箭体焊接工作是由工人们手工完成的。为了改善此种状况,苏联启动了一个焊接培训项目,帮助中国人掌握复杂的惰性气体弧焊接法以及其他一些必需的技术。

当时的住房条件相当简陋,一些科学家实际上住在办公室里,或是睡在临时的帐篷或军营中。不过,大多数人住在附近的宿舍楼里。这种情况贯穿20世纪50年代中国发展第一枚液态推进探空火箭的整个过程。简陋的机械计算器,破烂不堪的设备,小型火箭,这就是他们拥有的全部。

但此时,苏联人似乎却在刻意向中国隐瞒一些火箭发展的关键方法。苏联科学家对一些文献有所保留,不给中国同事看。两个苏联原子弹专家尤其让中国人大感不满,他们被形容为“只听不说的哑和尚”。

1960年8月,苏联突然撤回所有在华专家。大约1390名苏联专家和顾问被紧急召回国,至少343个合同和257个技术项目被取消。这年夏秋之际,苏联人整理行装准备归国,带走了他们的全部图纸和文献,不能带走的文件则被统一销毁。

尽管苏联人走了,他们却为中国的第一代短程火箭研发奠定了最初的基础。1960年9月,中国发射了一枚由苏联制造但使用国产推进剂的R-2火箭。不久以后,以钱学森、张爱萍和电子学专家王铮为首的委员会便开始着手组织国产R-2火箭的首次试飞。导弹被用火车运往藏身于甘肃戈壁中的双城子基地。人们经常也将这个基地称为酒泉发射基地。

1960年11月5日早上9点,中国自制的使用无线电控制的R-2火箭在酒泉基地发射成功。这是飞过中国上空的第一枚由中国人制造的导弹,标志着历史的一个转折点。

千磨万击还坚劲

然而,接下来的几年对于钱学森来说却充满挫折。

尽管1960年12月,中国成功发射了另外两枚国产R-2导弹,但要设计更高级的可以实际运行的导弹,人们却一时显得束手无策。

作为第五研究院的带头人,钱学森主持了中国第一代地对空弹道导弹——“东风”导弹——的研发工作。

资料图

1962年3月21日,“东风2号”导弹在酒泉基地第一次试射,导弹失去稳定性,在发射升空69秒之后便坠落爆炸。钱学森立马飞往基地检查爆炸碎片,开展分析,找出问题到底出在哪里:在设计导弹的制导控制系统时,没有将火箭的弹性震动问题考虑在内;引擎和火箭主体结构之间的连接太过脆弱,陀螺仪的位置也不对。

祸不单行,钱学森所看好的另一个项目因为被认为过于超前而被中止。“东风3号”导弹按照最初设想,是以液氧和汽油提供推进力的洲际弹道导弹,飞行距离可达1万公里。但在遇到无数经济和技术上的挫折后,这一项目被取消。钱学森本质上是个完美主义者,如此远大的目标是导弹发展的必然,但对于中国当时的技术水平而言,却实在过于庞大和复杂。

失败反而令钱学森下定决心更努力地工作。从20世纪60年代到70年代,钱学森对中国的导弹项目作出了4项重大贡献。他启发并引导了一大批手下人的工作,向他们介绍那些关键的理论公式,让他们应用到实践中去。钱学森开创的管理系统让官僚主义的影响最小化,并塑造了中国第一代导弹的组织和技术指导模式。

在“东风2号”导弹失败后,钱学森主持了一系列关于导弹重新设计的技术会议。在会上,他听取其他顶尖火箭专家的意见,敦促他们“杀出一条血路”来,以解决众多的数学问题。他的弟子庄逢甘回忆道,钱学森经常说:“美国人能做到的,我们中国人也能做到!中国人一点儿都不比美国人差!”

钱学森还介绍给这些工程师一些合适的参考资料。他自己的著作《工程系统论》在“东风2号”导弹的重新设计中便是一本非常有价值的参考书。钱学森对布里斯公式的阐释尤为重要。

布里斯是一位著名数学家,他的计算公式被广泛应用于弹道的计算。在《工程控制论》中,钱学森将布里斯的工作用于导弹制导系统的设计。后来,对“东风2号”的改进工作中,中国工程师据此完成了制导系统的设计。直至今日,中国的航天航空工程师们依然认为,钱学森的著作为中国从“东风2号”到“东风5号”的一系列导弹的发展提供了坚实的理论基础。

在此期间,钱学森还将工程管理计划模块引进到中国。

设计一枚导弹的复杂性需要尽量减少管理体系中的官僚主义和内耗。导弹项目的管理者需要与上千名工程师和技术人员打交道,组织多个层面的工作:最高一层负责整个系统的结构,中间层负责引擎和制导系统,最底层则负责每一个组件。

1962年,钱学森制定了一个增进各层面沟通交流的方案,本质上讲,它的作用就是为大型工程项目中的每一个步骤绘出一份流程图,从而合理确定人力分工、所需时间、各部门的协作以及发展的不同阶段。钱学森所制定的方案后来被用于中国远程火箭制导系统的计算机设计。

1964年,在关于中国导弹发展方向的几次重要会议上,钱学森等科学家帮助重新修改了“东风”导弹项目的计划,将国产R-2导弹改名为“东风1号”,“东风2号”导弹以日本为假定打击对象,“东风3号”导弹以菲律宾为假定打击对象,“东风4号”对准美国关岛,而“东风5号”的潜在目标则是美国本土。

从“东风2号”到“东风4号”,这些短程导弹均使用原始的皮带式加速计,而在第一枚洲际弹道导弹“东风2号”上,使用高级的陀螺仪和万向节。钱学森对此十分坚持:“我们绝对不能满足于一枚初级的洲际弹道导弹。”

把酒祝东风

几年之内,钱学森就开始看到了成果。

1964年进行的几次发射均告成功。5月29日,3颗中近程地对地导弹顺利发射升空。6月29日,经过重新设计的“东风2号”导弹也发射成功。

1965年11月,“东风2号”A型导弹成功发射,这是一项巨大胜利。这枚导弹是“东风2号”导弹的升级版,比“东风2号”的飞行距离增加了约20%,它也是中国第一枚实现了自主导航的导弹。“东风2号”A型导弹用弹身内置的小型计算机替代了雷达控制,这样一来,敌人就无法通过干扰无线电信号而改变导弹飞行方向了。

“东风2号”A型导弹很快就被用来实施历史上最危险的核试验。

1966年10月27日,中国人大胆地同时进行了原子弹和核导弹的试验。“东风2号”A型导弹在酒泉发射基地以西800公里的发射点升空,飞向新疆的沙漠,在那里投下一枚爆炸力相当于1.2万吨的核弹。

这次试验为钱学森带来了极大的知名度。《纽约时报》将中国在核武器上的进步归功于钱学森,不仅在头版故事中对他加以报道,还将其列为“新闻人物”。当作家米尔顿·维奥斯特从《纽约时报》上读到钱学森的故事并以此为素材为《绅士》杂志撰写了一篇人物特写后,钱学森的名字变得更加家喻户晓。

资料图

美国电视节目《60分钟》还制作了一期钱学森专题《美国制造?》。“如果钱学森的人生轨迹有所不同,”专题节目中总结道,“他今天或许会是美国太空项目中的重要人物。”而当曼哈顿计划的最初成员之一拉尔夫·拉普在节目中被问及钱学森在中国核弹运载系统的研发中所扮演的角色时,他回答道:

“我认为他是奠基人。事实上,以钱学森在火箭领域的背景,我认为他必定是中国弹道导弹计划中的指路明灯。中国人已经获得的和未来可能获得的成就,都不可能不归功于钱学森的带头作用。”

“两弹一星”元勋

想要明确列出钱学森在导弹项目中的所有贡献是一件不可能完成的任务,因为他的角色主要是领导者和管理者。但中国的科学家举出了众多具体事例,以此可以看出钱学森若然不凡的眼光和判断力,而众多项目的成功与此密不可分。

钱学森曾参与用于海岸防卫用的“海鹰”系列反舰导弹的研发工作。当测试第一颗“海鹰1号”地对舰导弹时,发现雷达系统存在问题。钱学森和其他科学家于1967年7月召开会议专门解决这一问题。经过3年的测试和分析后,“海鹰1号”终于在1970年10月发射成功。同年,远程地对舰导弹“海鹰2号”也被成功研制出来,并经过了测试。

在20世纪70年代,国防部决定听从钱学森在20世纪60年代早期提出的建议,将导弹的雷达自动导航系统替换为红外自动系统,因为雷达容易被干扰。在此基础上,改进型的“海鹰2A号”导弹项目也得到批准。“海鹰2A型”导弹于20世纪80年代初测试成功。“海鹰”导弹后来被出口到了中东国家,在那里,它被改名为“春蚕”导弹——这个名字更为美国公众所熟知,因为在第一次海湾战争中,伊拉克曾用它与美军抗衡。

1966年,钱学森还提议设计拥有躲过反弹道导弹防御系统的弹头。60年代,当中国进行东风五号导弹的设计研究时,他们希望这枚导弹可以穿透美国的弹道导弹防御系统。1966年1月4日,钱学森提议建造更高级的拥有突破防御系统能力的“东风5型”弹头,由此诞生了装有电子反侦察系统及轻型诱饵导弹的返回式导弹。

钱学森在对导弹进行追踪和遥控的遥测网络的建立上也发挥了一定作用。这一网络对1980年在太平洋上进行的两颗洲际弹道导弹的发射奠定了基础。

至少需要3个观测点才能建立起一个能对空中飞行的导弹的位置进行追踪的遥测网络。尽管设在中国大陆上的3个观测点已经可以满足追踪短程火箭的需求,但对于要飞到地球另一端的洲际导弹来说,它们就无能为力了。因此,必须在太平洋上的舰船上设立观测点,与大陆上的观测点一道完成三角定位。

1973年,钱学森出任了海军舰载导弹追踪控制系统研发小组的负责人。1973年9月,钱学森提议,在大陆建设遥测网络,以陕西西安、甘肃酒泉和四川西昌为3个观测点。

1980年5月,两枚国产洲际弹道导弹在酒泉基地发射,飞向太平洋上空。中国大陆和南太平洋舰队上10余个遥测站的数百台通讯设备每秒报告一次导弹的速度、飞行姿态和高度。导弹专家上官世盘表示,这两次成功发射是“钱学森最重大的成就之一”。

“钱学森很有远见,”10余年后,上官世盘这样评价自己的导师,“如果我们没有在10多年完成舰船雷达测控网的建设,这次发射简直是不可能的。他比时代超前了10年,只是我们以前没能意识到而已。他太伟大了。”

……

根据这些来自中美科学家的叙述判断,钱学森的成就远远超出他自己的预期。除了对手下人加以启发和教导,向他们强调学习基础理论和研读参考文献的重要性,他还确保了来自高层的支持。

他在管理有数千名科学家参与的举行项目方面能力非凡,与此同时,他倡导的工程系统却又能令组织内部事无巨细均洞若观火。

钱学森在军队基本建设上扮演了重要角色,使中国拥有发射洲际核弹的能力。在他的倡导和督促下的众多项目使中国得以步入太空时代。

只要看一眼中国20世纪50年代之后航空航天事业的发展速度和提升幅度,就会明白钱学森的领军地位到底有多么重要。如果钱学森没有适时回国,中国或许将推迟导弹项目,从而令整个发展进程滞后。

《蚕丝:钱学森传》,张纯如 著,鲁伊 译,中信出版集团出版

责任编辑:李泠
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